1. “源—渠—匯”系統(tǒng)研究有效指導(dǎo)多類沉積盆地油氣勘探

“源—渠—匯”系統(tǒng)研究是國際地質(zhì)領(lǐng)域的重大前沿科學(xué)問題，強調(diào)從物源地貌、搬運通道及沉積體系的分布、耦合及演化規(guī)律分析地質(zhì)歷史過程中的沉積作用與機理，為生、儲、蓋及巖性—地層油氣藏的分布預(yù)測提供重要依據(jù)，有效指導(dǎo)油氣勘探。

物源區(qū)基巖性質(zhì)、年齡及匯水面積決定母巖風(fēng)化程度與沉積物供源能力，古地貌特征與溝谷體系確定沉積物匯聚方向與搬運總量，邊界斷裂、構(gòu)造坡折及變換帶類型控制沉積物堆積方式與砂體分布規(guī)律，預(yù)測受物源與搬運通道控制的沉積體系發(fā)育規(guī)律，明確源渠匯要素之間的耦合關(guān)系與主控因素。

該系統(tǒng)將地球表面的物源—匯聚沉積過程作為整體來研究，成為油氣勘探中重要的預(yù)測理論與方法技術(shù)，在國際多類型沉積盆地及中國渤海灣盆地沉積體系研究與勘探工作應(yīng)用，成效明顯。該系統(tǒng)作為地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域重要研究方向，為提高巖性—地層油氣藏勘探準(zhǔn)確性和效率起到重大作用。

　2.非常規(guī)“甜點”預(yù)測技術(shù)有望大幅提高勘探效率

非常規(guī)油氣“甜點”預(yù)測技術(shù)是油氣勘探的重要環(huán)節(jié)，快速精準(zhǔn)布井，可大幅提高儲層鉆遇率和產(chǎn)量，降低開發(fā)成本。

預(yù)測新技術(shù)包括：①“甜點”綜合識別技術(shù)。利用地球物理方法，聯(lián)合微地震及巖芯數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析識別“甜點”，有效降低成本。②頁巖資源評價綜合方法。利用三維含油氣系統(tǒng)模擬油氣生成和預(yù)測剩余油氣分布，量化評價區(qū)帶圈閉質(zhì)量、充注條件等重要參數(shù)，以確定有利區(qū)面積，計算資源量。③人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。將已知井的井位坐標(biāo)、地震、測井、儲層等油田數(shù)據(jù)應(yīng)用于訓(xùn)練集，根據(jù)工作流程生成模型，可客觀確定未鉆目標(biāo)區(qū)，提高工作效率和經(jīng)濟效益。④GeoSphere油藏隨鉆測繪技術(shù)?？蓪?0米范圍內(nèi)的地層進行全方位的連續(xù)成像，在井眼四周空間內(nèi)探測油藏“甜點”并優(yōu)化井眼軌跡，降低鉆井風(fēng)險。⑤核磁共振(NMR)因子分析技術(shù)。通過核磁共振測井和先進的光譜數(shù)據(jù)把干酪根中的液態(tài)烴分離出來，可識別流體類型和孔隙特征，計算含油量，識別“甜點”。

該技術(shù)提高了資源預(yù)測精度，顯著提高工作效率，為油氣資源勘探部署提供重要的支持。

　3.內(nèi)源微生物采油技術(shù)研發(fā)與試驗取得突破

內(nèi)源微生物采油技術(shù)是通過注入營養(yǎng)物等激活地層中的有益微生物，利用其在油藏環(huán)境下的生長繁殖和代謝活動，產(chǎn)生有利于驅(qū)油的代謝物質(zhì)，作用于油藏和油層流體，實現(xiàn)提高油井產(chǎn)量和原油采收率的目的。

技術(shù)創(chuàng)新與進展：利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，在注入水中連續(xù)添加低濃度無機營養(yǎng)物質(zhì)，激活油藏內(nèi)微生物使其快速繁殖，降低油水界面張力，改變水流方向，擴大波及體積，以較低的成本開采剩余油。先前，在北美地區(qū)35口生產(chǎn)井應(yīng)用38次，30口注水井應(yīng)用68次，成功率89%，產(chǎn)油量平均提高127%。近年，在堪薩斯、南加利福尼亞和阿爾伯塔的商業(yè)化試驗表明，水驅(qū)后應(yīng)用該技術(shù)，單井產(chǎn)量提高4倍多，增產(chǎn)原油的成本約10美元/桶，提高原油采收率9%~12%。

該技術(shù)已在地層溫度20~93攝氏度、滲透率10~1000md、原油相對密度0.82~0.96、地層水礦化度1.8萬~14萬ppm,甚至雙孔介質(zhì)油藏條件下成功試驗，其成本低、見效快，為老油田提供了經(jīng)濟有效的開采技術(shù)。

　4.太陽能稠油熱采技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用

太陽能熱采技術(shù)改變了目前需要燃燒大量天然氣的傳統(tǒng)熱采方式，直接利用太陽能產(chǎn)生高溫水蒸汽，其節(jié)能環(huán)保特性符合當(dāng)今綠色發(fā)展潮流和需求。

主體技術(shù)包括：①槽式集熱技術(shù)，封閉式結(jié)構(gòu)類似于玻璃溫室，由玻璃和鋼結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)部有數(shù)十列輕質(zhì)槽式反射鏡組成。陽光被反射到水循環(huán)管線上，生成符合熱采要求干度80%的蒸汽，晝夜采用不同的注汽量，降低天然氣消耗量。在美國和阿曼現(xiàn)場應(yīng)用中，系統(tǒng)生產(chǎn)功率達7兆瓦，每天可產(chǎn)生50噸蒸汽，蒸汽壓力達10兆帕，溫度312攝氏度，全年運行效率為98.6%；百萬英熱單位蒸汽總成本4.5美元，與傳統(tǒng)燃燒天然氣生產(chǎn)蒸汽價格持平，可以穩(wěn)定的價格供應(yīng)蒸汽30年。②機器人全自動清潔技術(shù)。生產(chǎn)裝置可耐受海灣地區(qū)特有的高濃度粉塵和沙塵暴，清潔后性能可100%恢復(fù)，90%的清潔用水可重復(fù)利用。

目前，在阿曼建設(shè)了世界上最大的太陽能集熱工廠用于稠油熱采，占地面積近3平方公里，峰值輸出功率高達1吉瓦，每天產(chǎn)生6000噸蒸汽，每年節(jié)約燃?xì)庀募s1.58億立方米，減少碳排放超過30萬噸。

　5.新型烷基化技術(shù)取得重要進展

固體酸烷基化技術(shù)和復(fù)合離子液體碳四烷基化技術(shù)，分別采用固體酸沸石催化劑和離子液體催化劑替代了傳統(tǒng)的硫酸和氫氟酸催化劑，消除了酸油、廢酸對環(huán)境的污染以及廢酸泄漏造成的安全問題。

固體酸烷基化技術(shù)(AlkyClean)由CB&I Lummus公司和Albemarle公司聯(lián)合開發(fā)，該技術(shù)核心是AlkyStarTM固體酸催化劑，AlkyStarTM以鉑金為活性載體，在鋁沸石催化劑載體上形成酸性中心。全球首套20萬噸/年AlkyClean工業(yè)示范裝置在山東匯豐石化投產(chǎn)，生產(chǎn)出的烷基化油辛烷值96左右，硫含量低于1ppm。

復(fù)合離子液體碳四烷基化技術(shù)(CILA)由中國石油大學(xué)(北京)自主研發(fā)，該技術(shù)創(chuàng)新性地設(shè)計合成了兼具高活性和高選擇性的雙金屬復(fù)合離子液體，發(fā)明了催化劑活性監(jiān)測方法和再生技術(shù)，研制了新型管道式反應(yīng)器、旋液分離器等專用設(shè)備。全球首套10萬噸/年CILA裝置在山東德陽化工投產(chǎn)，生產(chǎn)出的烷基化油辛烷值高達97以上，烯烴轉(zhuǎn)化率100%。

固體酸烷基化技術(shù)和復(fù)合離子液體碳四烷基化技術(shù)，為汽油清潔化和全面質(zhì)量升級提供了嶄新的解決方案，有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價值。

　6.低成本天然氣制氫新工藝取得突破

工業(yè)制氫方式中應(yīng)用最多的是利用化石燃料制氫，而由澳大利亞Hazer公司和悉尼大學(xué)合作開發(fā)的Hazer工藝可以采用天然氣和鐵礦石生產(chǎn)氫氣，并副產(chǎn)純度高達99%的石墨，極大降低了氫氣的生產(chǎn)成本。

常規(guī)的甲烷裂解制氫氣是在高溫下(750攝氏度以上)熱裂解甲烷，制氫成本高。而Hazer工藝通過將鐵礦石用作催化劑，能夠?qū)⑻烊粴夂皖愃圃嫌行мD(zhuǎn)化為氫，并通過一次化學(xué)提純生產(chǎn)出純度高達99%的石墨。該工藝成本低、催化劑無需再生并可重復(fù)使用。Hazer工藝的氫氣制取成本是0.5~0.75美元/公斤，每使用1噸鐵礦石進行催化反應(yīng)，能夠制造10噸的氫氣。

目前Hazer工藝處于實驗室試驗階段，工業(yè)試驗裝置有望于2017年投產(chǎn)，預(yù)計年產(chǎn)氫氣30噸。該工藝如果成功，將有效促進用氫工業(yè)的發(fā)展，是一項開創(chuàng)性的革新技術(shù)。

　7.逆時偏移成像技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用取得新進展

逆時偏移(RTM)成像技術(shù)采用雙程波動方程，可以精確描述波的傳播過程，已成為復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造成像的主要技術(shù)手段。常規(guī)RTM技術(shù)受采集數(shù)據(jù)質(zhì)量約束，在處理深層成像問題時存在低頻噪音、分辨率有限、深部幅值弱且振幅不均衡等問題，很難實現(xiàn)保幅成像，制約了逆時偏移技術(shù)在深層勘探中的推廣應(yīng)用。

國際上在逆時偏移成像領(lǐng)域開展了大量研究，隨著精細(xì)各向異性速度建模的實現(xiàn)，發(fā)展了VTI、TTI、正交晶格等各向異性介質(zhì)的RTM成像方法，在世界各地廣泛應(yīng)用，更好地發(fā)揮了RTM成像技術(shù)的優(yōu)勢，更有效地提高復(fù)雜地層的成像精度；最小二乘逆時偏移技術(shù)研究不斷深入，相較于克西霍夫、單程波動方程及逆時偏移方法具有更好的保幅性和更高的精度，并對不規(guī)則數(shù)據(jù)具有更強的適應(yīng)性；基于頻率峰值位移法的Q層析成像，解決了TTI逆時偏移中Q補償問題；結(jié)合高斯束的高效靈活和逆時偏移的高精度，發(fā)展了高斯束逆時偏移，保留了克西霍夫偏移方法的靈活性及波動方程偏移對陡傾角等的成像優(yōu)勢。

目前，最小二乘逆時偏移(LSRTM)技術(shù)、Q補償RTM技術(shù)已經(jīng)完成測試應(yīng)用，良好的應(yīng)用效果已引起業(yè)內(nèi)重視。隨著速度建模技術(shù)及計算方法的不斷進步，RTM技術(shù)將更加完善，為地震解釋與靜態(tài)油藏描述提供有力的技術(shù)支撐。

　8.隨鉆前探電阻率測井技術(shù)取得突破

隨鉆前探電阻率測井技術(shù)能夠在水平井鉆井過程中“看到”鉆頭前方地層的電阻率特性，有利于在更靠近油氣藏頂部的位置鉆進，降低上覆層坍塌的風(fēng)險；在鉆入目的層前，更準(zhǔn)確地選擇取芯點；同時探測鉆頭前方多個地層界面，減少非生產(chǎn)時間，降低鉆井風(fēng)險和保持井眼的完整性。

目前，國際上研制出適用于12-1/4～14英寸井眼的隨鉆前探電阻率測井儀樣機，并進入現(xiàn)場試驗。樣機采用模塊式結(jié)構(gòu)，將多頻發(fā)射天線(距鉆頭1.8米)集成到旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)中，電磁波電阻率測量傳感器距鉆頭3米，2～3個傾斜接收天線短節(jié)置于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向上方鉆柱的不同位置。測量原理類似于現(xiàn)有的遠(yuǎn)探測方位電磁波電阻率測井儀，通過海量測量數(shù)據(jù)反演來獲取鉆頭前方地層特性。儀器前探能力取決于發(fā)射—接收天線距離、頻率、周圍地層電阻率、目標(biāo)層厚度以及鉆頭前方各層電阻率對比度。

該樣機已進行多口井模擬測試及現(xiàn)場試驗，特別是近期在墨西哥灣的鹽下儲層試驗獲得成功。鹽層極高的電阻率為隨鉆前探電阻率儀器提供了極佳的試驗環(huán)境，儀器采用3個頻率準(zhǔn)確探測到了鉆頭前方30米的鹽層界面。測試結(jié)果顯示，儀器可大幅提高鉆頭前面數(shù)米巖石特性變化的探測精度，利于在鉆入潛在的災(zāi)害地層之前做出快速、準(zhǔn)確反應(yīng)。

　9. “一趟鉆”技術(shù)助低油價下頁巖油氣效益開發(fā)

低油價下，北美非常規(guī)油氣開發(fā)通過進一步降本增效求生存，其中“一趟鉆”技術(shù)的普遍應(yīng)用起到了關(guān)鍵作用。2015年美國主要非常規(guī)產(chǎn)區(qū)的鉆井成本較上一年下降了7%~22%，較三年前下降了25%~30%，所鉆水平段長度顯著延長，鉆遇率顯著提升，成本不斷下降。

“一趟鉆”技術(shù)是指用一只鉆頭、一套井下鉆具組合、一次性下入鉆完全部目標(biāo)進尺的鉆井技術(shù)，具有節(jié)省起下鉆時間、減少鉆頭用量等綜合降本增效的特點。其技術(shù)核心是優(yōu)化的鉆井方案設(shè)計、“等壽命”高效鉆頭、螺桿及井下鉆具組合、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)鉆井液等，高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的技術(shù)進步推動了“一趟鉆”效果的進一步提升。

在北美頁巖油氣開發(fā)中，大量水平井最后開次的鉆進都可以“一趟鉆”完成，使作業(yè)效率大幅提升、作業(yè)成本大幅降低。2016年，美國Utica頁巖產(chǎn)區(qū)利用“一趟鉆”技術(shù)，僅耗時17.6天就完成近6000米的井段鉆進，其中水平段長度達5652.2米，創(chuàng)下美國陸上水平井水平段長度新紀(jì)錄。

　10.天然氣水合物儲氣技術(shù)取得突破

天然氣水合物儲氣是指水和天然氣在高壓低溫情況下(8.27~10.34兆帕、2~10攝氏度)形成的類似于冰晶狀固體，在其形成的孔洞中儲存輕烴或其他氣體分子，1立方米水合物可儲存150~180立方米的氣體，可以實現(xiàn)常壓、-5~-15攝氏度儲運。

該技術(shù)目前的難題是如何提高水合物生成速率和增加儲氣密度，近年研究發(fā)現(xiàn)超聲波、初始壓力、含水率等參數(shù)在一定條件下可促進水合物的生成，添加活性炭、十二烷基硫酸鈉和氧化銅納米顆粒可有效提高天然氣水合物的轉(zhuǎn)化率。其中最為重大的發(fā)現(xiàn)是與純水體系相比，添加石墨烯納米顆?？墒顾衔锏恼T導(dǎo)時間縮短61.07%，儲氣量增加12.9%。日本、美國、英國、挪威等加大了該技術(shù)研發(fā)力度，日本已經(jīng)擁有日產(chǎn)600噸天然氣水合物的技術(shù)，將在2020年使天然氣水合物儲運占LNG份額的8~12%。美國國家天然氣水合物研究中心正在開展使用表面活性劑的儲氣中試研究以及與天然氣水合物汽車相關(guān)的探索研究。

與LNG相比較，水合物的運輸成本降低25%、生產(chǎn)成本降低3%、氣化成本降低9%，同時對溫度壓力要求較低，儲運過程中能源損耗少，運輸安全性高，在小型、分散、邊緣油田伴生氣的開采、運輸方面具有很大的優(yōu)越性。